基于狀態機的51單片機獨立按鍵檢測與消抖思路

ID:435124 · 發表于 2018-11-28 17:33

狀態機的按鍵檢測思路2
先回顧一下定義：
狀態機有如下性質
按鍵狀態機發生狀態遷移的條件
如何準確檢測條件是否發生并進行狀態遷移
確保狀態機能穩定地進行遷移
按鍵消抖的原理：狀態切換
按鍵操作觸發的時機

先回顧一下定義：
按鍵從未按下到按下，再到彈起，可以視為一個有4個狀態的有限狀態機。  分別是未按下、前沿抖動、按下、后沿抖動。
即按鍵只在這4個狀態間進行遷移，而且是當條件滿足時按一定的順序進行遷移：  未按下(條件1)>前沿抖動(條件2)>按下(條件3)>后沿抖動(條件4)>未按下  當且僅當條件成立時，才進行狀態的遷移，當條件不成立時，狀態機會保持當前狀態不變。

狀態機有如下性質

1.狀態機會在條件滿足時發生狀態轉移，由于每個狀態會持續一段時間，而我們需要按鍵是理想的，即我們需要一個瞬間的按鍵事件，而不是連續的按鍵事件。
總結：
(1)當狀態轉移條件成立時，要進行狀態的遷移。
(2)狀態轉移是瞬間的，所以我們把某個狀態轉移當成按鍵來用。
(3)未進行狀態轉移時，狀態機會保持之前的狀態。

按鍵狀態機發生狀態遷移的條件

即如何對狀態機的遷移條件進行準確判定。
如何準確檢測條件是否發生并進行狀態遷移
注意：按鍵的初始狀態是未按下
//在定義時將按鍵狀態初始化為未按下
unsigned char KEY_Status = NOPRESS;

(1)條件1：前沿抖動開始
從未按下狀態到前沿抖動開始這一事件發生，電平為由1變為0
即在未按下狀態下，突然檢測到低電平，就說明遷移條件成立了，立即把狀態遷移到前沿抖動，或執行其他操作。
//KEY_Status == NOPRESS && KEY_Value == 0，等價于條件1成立
if (NOPRESS ==  KEY_Status && 0 == KEY_Value)
{
KEY_Status = PRESHAKE; //執行狀態遷移
timer(); //設置一個10ms定時器，用定時器溢出事件來模擬前沿抖動結束事件。
}

(2)條件2：前沿抖動結束
從前沿抖動狀態到前沿抖動結束這一事件發生，有大約10毫秒的時間，雖然沒有具體的事件，但可以用定時器中斷來模擬前沿抖動結束事件。在前沿抖動的狀態下，一旦定時器中斷，就說明遷移條件成立了，立即把狀態遷移至按下，或執行其他操作。

//若PRESHAKE == KEY_Status && 1 == TF1 則條件2成立
if (PRESHAKE == KEY_Status && 1 == TF1)
{
KEY_Status = PRESS; //執行狀態遷移
TF = 0; //清除溢出標志
TR1 = 0; //關閉定時器
}

復制代碼

(3)條件3：后沿抖動開始
從按下狀態到后沿抖動開始這一事件發生，電平由0變1，即只要在按下狀態中檢測到電平為1，就認為遷移條件成立了，立即把狀態遷移至后沿抖動。

//KEY_Status == PRESS && KEY_Value == 1則條件3成立
if (PRESS == KEY_Status && 1 == KEY_Value)
{
KEY_Status = TAILSHAKE; //執行狀態遷移
n++; //執行想要的操作
timer(); //用定時器溢出來模擬后沿抖動結束事件
}

復制代碼

(4)條件4：后沿抖動結束
從后沿抖動狀態到后沿抖動結束這一事件發生，雖然沒有具體的事件，但是歷時是確定的，基本在10ms左右，可以通過定時器溢出來模擬后沿抖動結束事件。一旦定時器溢出（或者定時器中斷發生），就說明遷移條件成立了，立即把狀態遷移至未按下。

//TF1 == 1即后沿抖動結束標志。
//要在此時關閉定時器，防止重復判斷。
if (1 == TF1)
{
KEY_Status = NOPRESS;
TF1 = 0; //清除溢出標志
TR1 = 0; //關閉定時器
}

確保狀態機能穩定地進行遷移

如果狀態能穩定的遷移，也就是說如果我們能對狀態發生遷移的條件進行準確判斷，
狀態機就會實現穩定的遷移。就可以在此基礎上進行其他操作，不用擔心狀態機的狀態界定錯誤，因為狀態機是可以穩定遷移的。
所以關鍵是對狀態發生遷移的條件進行準確判定，從而使各個狀態不發生交叉，即穩定遷移。
要反復檢查上面我們對狀態機遷移條件界定是否準確。直到確定是準確的，就可以在此基礎上做點別的事情了。
可以在心中模擬程序執行來驗證思路是否正確。

按鍵消抖的原理：狀態切換

（按鍵）狀態機中，由于狀態的切換是通過判定條件來進行的，一旦條件成立，狀態就瞬間切換了，每個狀態會持續一段時間，在此期間循環可能會執行多次，但由于狀態切換的條件不滿足，所以不會進入if語句中操作。所以如果把任何狀態切換到下一狀態的瞬間當成按鍵事件，那么按鍵就只會被檢測到一次，這就是按鍵消抖的原理。

按鍵操作觸發的時機
實際測試發現，把對按鍵事件的響應操作放在后沿抖動開始時(即狀態機由按下狀態遷
移到后沿抖動狀態的瞬間）效果比較不錯，不會顯得太敏感也不會顯得很遲鈍。

完整的pdf格式文檔51黑下載地址：

狀態機的51單片機獨立按鍵檢測與消抖思路.pdf (382.78 KB, 下載次數: 64)

ID:295805 · 發表于 2020-1-19 10:58

樓主寫的不錯。有道理

ID:59300 · 發表于 2023-9-8 13:35

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基于狀態機的51單片機獨立按鍵檢測與消抖思路

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